Я новачок у машинобудуванні, хоча маю науковий досвід (післяградування з математики), і я (в основному) кодую на життя.

Я маю уявлення про створення механічного пристрою; Я припускаю, що це спричинить за собою шестерні, з'єднання та приводи.

У мене є приблизна ідея, куди підходять речі, але я хотів би мати можливість протестувати та налаштовувати дизайн у програмному забезпеченні перед тим, як створити фактичний пристрій. В якості уточнення, коли я кажу "тест", я маю на увазі перегляд за допомогою анімації, наприклад, чи будуть стикатися два предмети, коли вони перебувають у русі, чи є достатня свобода між ними, коли вони проходять повз один одного.

Це дозволяє мені зробити тестування проектування та моделювання деталей, перш ніж допрацювати конструкцію, а потім побудувати фізичну систему з проектування.

Етапи:

1. Побудуйте 3D-дизайн у програмному забезпеченні
2. Запустіть симуляцію, щоб побачити, чи "працює", якщо не виправити дизайн та повторити
3. Побудувати фізичну систему з дизайну, який "працює"

Я зрозумів, що система складається з трьох підсистем, які працюють разом.

Отже, я хотів би розробити та протестувати кожен підкомпонент, перш ніж інтегрувати їх у повну систему.

Моє питання тоді таке:

• Це так, як робиться дизайн у реальному світі?
• Які плюси та мінуси запланованої мною схеми?

Я маю намір використовувати FreeCAD для розробки та тестування.

Відповідь: Так , саме так це робиться в реальному світі. Те, що ви описали, - це те, що я роблю в своїй роботі з перевірки систем в САПР.

Оскільки ви вказали, що хочете, щоб я перейшов мій процес проектування, я детально описав його нижче. Зауважте, що більшість із цього не стосується САПР. CAD є безцінним, але тільки якщо ви готові спочатку дістати олівець та папір. Також зауважте, що це лише мій процес проектування, це аж ніяк не єдиний шлях для речей.

Підготовка

Коли я розпочинаю будь-який дизайн, я починаю з з'ясування загальних параметрів, таких як простір, який він потребує, щоб вміститися, що йому потрібно для взаємодії, яким буде вхід та вихід. Скажемо (ради конкретного прикладу), що я роблю машину, яка бере довгу купу труби і розрізає її на заздалегідь задані секції. Першими моїми кроками було б визначити розмір і матеріал труби, яку я хочу ввести, якою довжиною машина повинна вирізати трубу, який метод я буду використовувати для розрізання труби та скільки місця у мене на цех для зазначеної машини.

Тоді я б продовжував робити дійсно грубий ескіз того, що я думаю. У прикладі різака для труб це може бути таким же простим, як коробка з написом "фреза" та лінія, позначена діаметром та довжиною ваги труби.

Наступний крок - це зробити математику, щоб визначити, які сили, швидкості тощо будуть потрібні. Оскільки ви сказали, що ви з математики, я не буду занадто зупинятися на цьому.

Я зазвичай роблю тут ще один ескіз, за ​​винятком того, що зараз я відчуваю, наскільки великими будуть мої компоненти, тому що я знаю, що задіяні сили.

Після того як я займаюся математикою, я шукаю комерційні деталі, які відповідають моїм потребам, і (якщо можливо) завантажують файли CAD або механічні креслення для цих частин.

Після того, як у мене з’являться комерційні деталі, я зроблю ще один ескіз, на цей раз покажу відносні позиції моїх комерційних деталей з їхніми інтерфейсами, щоб я знав, яку структуру підтримки я повинен будувати.

3D моделювання

У цей момент я нарешті вириваю пакет CAD. Я починаю з виготовлення 3D-моделей будь-яких комерційних частин, у яких немає 3D-моделей в Інтернеті, а потім переходжу до деталей моєї структури підтримки і остаточно збираю всі деталі в збори.

Ось частина, якій ви, мабуть, дуже цікаві, якщо раніше ніколи не використовували CAD.

У 3D CAD ви повинні намалювати кожну частину (як правило, або щось, що є комерційною частиною або зроблене з одного фрагмента матеріалу у власному файлі деталей. Після того, як у вас є файли деталей, ви можете зробити те, що називається збіркою. збірка дозволяє вибрати декілька файлів частин та визначити зв'язки між ними. Програми CAD не мають сенсу "зіткнень", тому ви повинні сказати програмі, які обличчя вирівняні з іншими гранями, на якій відстані вони розташовані тощо. Кожна частина починається із шістьма ступенями свободи, і кожне обмеження зменшує ступінь свободи на деяку кількість. Вказівка ​​двох граней паралельно видаляє один ступінь свободи, друга (дві поверхні збігаються) видаляє два-три тощо.

FreeCad

Я не використовував FreeCad, тому конкретно не можу коментувати, які будуть плюси і мінуси, але я здогадуюсь про це: плюси полягають у тому, що він безкоштовний, і ви побачите, які параметри працюють, а що не працює. , мінуси полягають у тому, що комерційне програмне забезпечення було б простіше у використанні.

CAD є важливим для визначення геометричних перешкод та спеціального дизайну. Якщо в пакеті САПР використовуються Кінцеві елементи, дані можуть бути використані для розрахунків напруги та напруги (визначаючи, чи система витримає навантаження). Це може ускладнитися, оскільки якщо система буде динамічною, існують статичні та динамічні навантаження. Динамічні навантаження потрібно розраховувати, коли модель піддається різним навантаженням.

Крім механічної міцності, є й інші параметри, які потрібно визначити за допомогою моделювання. Припустимо, ви проектуєте систему підвіски. Константа пружини пружини і константа демпфування демпфера потрібно вибирати за допомогою моделювання. Математичне моделювання може бути розроблене, використовуючи Simulink або кодуючи його комп'ютерною мовою. Використовуючи очікувані профілі сили та умови випробування, параметри можна визначити за допомогою моделювання.

Я працюю в компанії з механічного машинобудування «Фортуна 500».

Процес розробки продукту в механічній системі широко:

Я припускаю, що у вас є повна специфікація таких речей, як сили, температури, тиск тощо, і ви можете почати проектувати відразу. Перше - почати генерувати дизайнерські концепції, які можуть або не відповідають специфікації. Це комбінація вибору геометрії, яка дозволить виконати завдання, матеріалу, який дозволить легко виготовляти та виконувати продуктивність при будь-яких умовах експлуатації, з правильними властивостями структурної цілісності, які триватимуть заданий термін експлуатації.

Ця конструкція завершена в пакеті САПР, де моделюються суцільні компоненти.

Звідти можна робити складання та виробничі креслення, але спочатку ми повинні підтвердити наш дизайн за допомогою деякого аналізу. Це може бути основна математика та фізика, щоб показати, чи розміри будуть працювати в рамках дизайнерської оболонки, основної кінематики та кінетики, або масових балансів для конструкції, яка переробляє рідину, наприклад.

Більш точний аналіз вимагає використання складних методів, реалізованих у програмному забезпеченні, відомому як CAE (комп'ютерна автоматика) або ALD (аналіз led led design)

Для вивчення напружень і деформацій, температур і певною мірою рідин метод кінцевих елементів використовується для обчислення локальних властивостей на основі сітчастої моделі та деяких граничних умов.

Для вивчення взаємодії рідини з геометрією та розгляду тиску, температури та інших властивостей рідини та теплоти використовується обчислювальна динаміка рідини. Це найчастіше реалізація методу кінцевих обсягів.

Ви натякали на імітацію та повторення. Це по суті, як це робиться. Однак статистично перевірені методи використовуються з використанням проектування теорії експериментів для отримання оптимізованих конфігурацій проектування.

Не впевнений, як ти встиг, але я в тому ж човні і наткнувся ...

"Це спричинить за собою зубчасті колеса, рукоятки та приводи". Я вважаю, що це дуже важко для любителя. Цей рівень моделювання вимагає професійного дизайнерського програмного забезпечення вартістю £$$$. Якщо ви можете це отримати, то все добре після того, як ви зайнялися способом мислення 3D-моделювання. Це не так, як 2D складання.

Зокрема, я тестував FreeCAD 0.16 (поточна стабільна [?] Версія) і був розчарований. Насправді це ще не зручно. Я думаю, що він ніколи не може досягти зручності використання, оскільки багато пакетів з відкритим кодом не роблять, як-от 2D LibreCAD. Він також не може мати справу з більш ніж однією частиною, тому можна лише спробувати моделювати посилання, а не посилання.

Оскільки ви пов’язані з академічними можливостями, я можу запропонувати отримати студентську / академічну ліцензію на щось на зразок SolidWorks або SolidEdge. Можливо, також є Fusion 360. Вони добре працюють і мають належний ріст для зв'язків і подібних. Вони також дозволяють моделювати діапазон руху. На жаль, для мене як користувача Linux наразі не існує безкоштовних пакетів 3D-моделювання.

Я новачок у машинобудуванні, хоча маю науковий досвід (післяградування з математики), і я (в основному) кодую на життя.

Моє зауваження полягає в тому, що є багато аналогів між тим, як програмне забезпечення розробляється, тестується, кодується (хе, в такому порядку) та поширюється - і тим, як механічні моделі описуються в САПР. Можливо, це тому, що більшість із того, що я роблю, - це параметричне моделювання, наприклад опис комп'ютера рецептів, як створити модель з параметрів, які потім можна перевірити.

Ви, звичайно, звучите на правильних шляхах.

Як і у випадку із програмними засобами, вам потрібно добре підбирати та знати свої інструменти, працювати з ними, а не проти них.

Мета зауваження: це питання йде в відповідь на тур StackOverflow . Він радить, наприклад, проти упевнених відповідей і тих, ".. з занадто великою кількістю можливих відповідей, або що вимагає надзвичайно довгої відповіді" Що це може означати, що хтось із часом закриває запис.